Det lysende princip om LED

Alledet genopladelige arbejdslys, bærbart campinglysogMultifunktionel forlygteBrug LED -pæretypen. For at forstå princippet om diod LED, først for at forstå den grundlæggende viden om halvledere. De ledende egenskaber ved halvledermaterialer er mellem ledere og isolatorer. Dens unikke træk er: når halvlederen stimuleres af eksterne lys og varmeforhold, vil dens ledende evne ændre sig markant; Tilføjelse af små mængder urenheder til en ren halvleder øger sin evne til at udføre elektricitet markant. Silicium (SI) og Germanium (GE) er de mest almindeligt anvendte halvledere inden for moderne elektronik, og deres ydre elektroner er fire. Når silicium- eller germaniumatomer danner en krystal, interagerer de nærliggende atomer med hinanden, så de ydre elektroner deles af de to atomer, der danner den kovalente bindingsstruktur i krystallen, som er en molekylstruktur med lidt begrænsningsevne. Ved stuetemperatur (300K) vil termisk excitation få nogle ydre elektroner til at få nok energi til at bryde væk fra den kovalente binding og blive frie elektroner, denne proces kaldes iboende excitation. Efter at elektronet er ubundet til at blive en fri elektron, efterlades en ledig stilling i den kovalente binding. Denne ledige stilling kaldes et hul. Udseendet af et hul er en vigtig funktion, der adskiller en halvleder fra en leder.

Når en lille mængde pentavalent urenhed såsom fosfor føjes til den iboende halvleder, vil den have en ekstra elektron efter at have dannet en kovalent binding med andre halvlederatomer. Denne ekstra elektron har kun brug for meget lille energi for at slippe af med bindingen og blive en fri elektron. Denne form for urenhed halvleder kaldes elektronisk halvleder (halvleder af N-type). At tilføje en lille mængde trivalente elementære urenheder (såsom bor osv.) Til den iboende halvleder, fordi den kun har tre elektroner i det ydre lag, efter at have dannet en kovalent binding med de omgivende halvlederatomer, vil det skabe en ledig i krystalen. Denne form for urenhed halvleder kaldes Hole Semiconductor (P-Type Semiconductor). Når halvleder af N-type og P-type kombineres, er der en forskel i koncentrationen af ​​frie elektroner og huller ved deres kryds. Både elektroner og huller diffunderes mod den lavere koncentration, hvilket efterlader ladede, men immobile ioner, der ødelægger den originale elektriske neutralitet af N-typen og P-typen regioner. Disse immobile ladede partikler kaldes ofte rumafgifter, og de er koncentreret i nærheden af ​​grænsefladen til N- og P -regionerne for at danne en meget tynd region med rumladning, der er kendt som PN -krydset.

Når en fremadrettet forspændingsspænding påføres begge ender af PN-krydset (positiv spænding til den ene side af P-typen), bevæger hullerne og de frie elektroner sig rundt om hinanden og skaber et internt elektrisk felt. De nyligt injicerede huller rekombineres derefter med de frie elektroner, som undertiden frigiver overskydende energi i form af fotoner, som er det lys, vi ser udsendt af LED'er. Et sådant spektrum er relativt smalt, og da hvert materiale har et andet båndgap, er bølgelængderne af fotoner, der udsendes, forskellige, så farverne på LED'er bestemmes af de anvendte basismaterialer.